Гидравлический дроссельный клапан

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, в частности к регулирующим элементам гидравлических трубопроводов, и предназначено для автоматического поддерживания постоянного расхода рабочего тела в гидросистемах в различных отраслях промышленности и на транспорте. Гидравлический дроссельный клапан содержит корпус с впускным и выпускным отверстиями и подпружиненный золотник. Золотник установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения между полостью в зоне впускного отверстия и соосной ей демпфирующей тупиковой полостью с расположенным в ней пружинным элементом. Оси выпускного и впускного отверстий пересекаются. Выпускное отверстие выполнено на расстоянии от впускного отверстия, обеспечивающем его перекрытие боковой поверхностью золотника в интервале дросселирования. В корпусе клапана и золотнике выполнены каналы. Последние сообщают тупиковую полость с полостью в зоне впускного отверстия или с полостью в зоне кольцевой канавки. Изобретение направлено на обеспечение постоянного расхода рабочего тела (жидкости или газа) независимо от давления как для обеспечения рабочего режима, так и обеспечения плавного замедленного движения механизмов (например, гидроцилиндра) при повреждении трубопроводов и обрыве или повреждении шланга. 2 ил.

 

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, конкретно к регулирующим элементам гидравлических трубопроводов.

Известно клапанное устройство для подачи воды [1], содержащее корпус с входным и выходным каналами. В корпусе расположено седло, на поверхности которого размещен выход входного канала. Внутри корпуса установлен запорный орган, выполненный в форме тела вращения. Запорный орган соединен с приводным штоком.

Устройство снабжено ручным приводом, конструкция не обеспечивает работу в автоматическом режиме.

Известен также клапан, прикрепленный к корпусу гидроцилиндра подъема платформы [2]. Корпус клапана выполнен со сквозным отверстием, в котором размещен подпружиненный запорный элемент. Сквозное отверстие выполнено ступенчатым и содержит седло с конусной поверхностью на переходном участке между ступенями, взаимодействующей с конусной поверхностью запорного элемента. Запорный элемент выполнен с цилиндрической частью, расположенной в отверстии корпуса на участке большего диаметра, на выходе сообщенного с полостью гидроцилиндра и выполненного с выступом для ограничения перемещения запорного элемента.

Недостатки известного клапана заключаются, в частности, в том, что параметры истекания жидкости зависят от нагрузки на цилиндр (скорость опускания платформы самосвала зависит от того, сколько груза находится на платформе). При запирании клапана необходимо вручную воздействовать на выступающий хвостовик регулировочно-запорного клапана, находясь под падающим грузом. При больших нагрузках невозможно вручную воздействовать на выступающий хвостовик, т.к. требуются чрезмерные для человека усилия. Необходимо проектировать клапан под конкретное устройство и под конкретную нагрузку.

Задача изобретения состоит в обеспечении постоянного расхода рабочего тела (жидкости или газа) независимо от давления как для обеспечения рабочего режима, так и обеспечения плавного замедленного движения механизмов (например, гидроцилиндра) при повреждении трубопроводов и обрыве или повреждении шланга.

Задача решается путем установки в гидравлическую схему либо непосредственно на исполнительный механизм, например гидроцилиндр клапана, который обеспечивает постоянный расход рабочего тела (жидкости, газа) как в рабочем режиме, так и аварийном.

Технический результат заключается в обеспечении надежного предотвращения аварийных случаев, вследствие чего повышается безопасность эксплуатации силовой установки, т.к. исключаются травмоопасные ситуации при работе с силовыми механизмами.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Гидравлический дроссельный клапан содержит корпус с впускным и выпускным отверстиями и подпружиненный золотник.

Новое заключается в том, что золотник установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения между полостью в зоне впускного отверстия и сосной ей демпфирующей тупиковой полостью, содержащей пружинный элемент. Оси выпускного и впускного отверстий пересекаются. Выпускное отверстие выполнено на расстоянии от впускного, обеспечивающем его перекрытие боковой поверхностью золотника в интервале дросселирования. В корпусе клапана и золотнике выполнены каналы, сообщающие тупиковую полость с полостью в зоне впускного отверстия или с полостью в зоне выпускного отверстия.

На чертежах представлен заявляемый клапан.

На фиг.1 - общий вид клапана в разрезе с каналами в корпусе, соединяющими тупиковую полость с зоной впускного отверстия; на фиг.2 - клапан с каналами в корпусе, соединяющими тупиковую полость с зоной кольцевой канавки.

Клапан состоит из корпуса 1, в расточке корпуса установлен золотник 2. Со стороны впускного отверстия 3 в золотнике выполнен центральный осевой канал 4. С противоположной стороны золотника в тупиковой полости 5 установлен пружинный элемент 6. На золотнике выполнена кольцевая канавка 7 и радиальный канал 8, соединенный с осевым каналом 4. В корпусе выполнено выпускное отверстие 9. Магистраль 10 соединяет тупиковую полость 5 с полостью в зоне впускного отверстия 3. В другом случае в корпусе выполнена магистраль 11, соединяющая тупиковую полость с зоной выпускного отверстия 9. В осевом канале 4 золотника может быть установлен обратный клапан 12. В рабочем режиме с разных сторон золотника давление жидкости будет иметь различную величину: в полости в зоне впускного отверстия P₁, в тупиковой полости Р₂ и в полости в зоне выпускного отверстия Р₃.

Устройство работает следующим образом.

Клапан установлен в трубопроводе, соединяющем рабочую полость гидроцилиндра с резервуаром, в который сбрасывается жидкость (например, при опускании платформы самосвала). Жидкость поступает через впускное отверстие 3, осевой канал 4, кольцевую канавку 7 и радиальный канал 8 золотника 2 в выпускное отверстие 9. Под действием давления рабочего тела золотник 2 перемещается вправо, сжимая пружину 6, уменьшает сечение выходного отверстия 9 (до тех пор, пока не уравновесятся действующие силы), что приводит к снижению пропускной способности клапана. При перемещении золотника 2 жидкость из тупиковой полости 5 вытесняется по магистрали 10. Магистраль 10 соединяет впускное отверстие 3 с тупиковой полостью 5, при этом в тупиковой полости создается противодавление P₂, равное статической составляющей давления P₁. Поэтому перемещение золотника 2 зависит только от скорости истечения рабочего тела и усилия пружины 6, которое уравновешивает динамическую составляющую давления P₁. При изменении скорости истечения жидкости через выпускное отверстие 9 (соответственно, изменении давления Р₃) изменяется проходное сечение выпускного отверстия за счет смещения золотника 2. Давление P₁ с левой стороны золотника 2 уравновешивается с его правой стороны суммарным усилием от давления Р₂ и пружины 6. Чем выше скорость истечения жидкости через отверстие 9, тем больше сместится вправо золотник 2. Это объясняется тем, что полное давление P₁ (статическое и динамическое) превысит статическое давление Р₂ в тупиковой полости 5. В случае обрыва или повреждения шланга или трубопровода клапан обеспечит плавное перемещение механизма не зависимо от нагрузки. При этом в клапане не может возникнуть момента полного перекрытия выходного отверстия 9, так как при перекрытии выходного отверстия 9, поток жидкости прекратится, давление P₁ станет равным P₂ и золотник переместится под действием пружины 6.

В другом случае, когда в корпусе выполнена магистраль 11, соединяюшая тупиковую полость с зоной кольцевой канавки 7, давление P₂ равно давлению кольцевой канавки 7.

Источники информации

1. Патент на промышленный образец №41107, МПК F16К 11/04.

2. Патент СССР на изобретение №1814623, кл. В60Р 1/16, 1993 г. - прототип.

Гидравлический дроссельный клапан, содержащий корпус с впускным и выпускным отверстиями и подпружиненный золотник, отличающийся тем, что золотник установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения между полостью в зоне впускного отверстия и соосной ей демпфирующей тупиковой полостью, содержащей пружинный элемент, оси выпускного и впускного отверстий пересекаются, выпускное отверстие выполнено на расстоянии от впускного, обеспечивающем его перекрытие боковой поверхностью золотника в интервале дросселирования, в корпусе клапана и золотнике выполнены каналы, сообщающие тупиковую полость с полостью в зоне впускного отверстия или с полостью в зоне кольцевой канавки.